苏南马尾松林分冠层水文过程对降雨的响应特征

目的探究不同雨量级、雨强下马尾松林冠截留、树干径流、穿透雨变化的特征与联系,为苏南丘陵区马尾松林的可持续经营管理提供科学依据。方法2012年9月到2013年8月,选取34年生马尾松林,使用RG3-M翻斗式自记雨量计、自制树干径流收集装置、集水槽收集降雨、树干径流、穿透雨数据,定位监测马尾松林外降雨、林冠截留量、树干径流、穿透雨,建立并验证Gash模型的适用性。结果（1）降雨主要集中在5—8月,林冠截留量、树干径流量、穿透雨量对降雨量有良好的响应,树干径流率和穿透雨率随着降雨强度和降雨等级的增加呈现上升趋势,截留率呈现下降趋势。（2）马尾松林冠截留率最大值出现在最小雨量（< 1.0 mm）和 < 1.0 mm/h雨强范围内,树干径流率最大值出现在中等雨量（≥ 50 mm）和1.5 ~ 2.0 mm/h雨强范围内,穿透雨量最大值出现在最大雨量级（≥ 50.0 mm）和1.5 ~ 2.0 mm/h雨强范围内,结果显示马尾松林林冠水文过程对降雨有较好的响应,降雨强度是影响马尾松林内水文过程的关键因子。（3）通过Gash模型定量分析降雨再分配规律,经过推导和计算相关参数,得到的模拟值与实测值有较好的一致性。结论马尾松林林冠部分和树干的持水能力分别为1.21、0.1 mm,形成树干径流的最小降雨量为4.86 mm。本研究可以为马尾松林的截留过程提供较明确和科学的参考。      

辽东半岛赤松和蒙古栎林降雨再分配特征及其相关性分析

  目的  降雨再分配是森林生态系统重要的水文过程,分析辽东半岛地区赤松和蒙古栎林降雨再分配特征,为区域典型林分的生态水文分析及模型建立提供参考。  方法  以辽宁仙人洞国家级自然保护区内的赤松和蒙古栎林为调查观测对象,选择林外降雨量（POF）、林内穿透雨量（TF）、树干径流量（SF）和树冠截留量（IF）为指标,应用回归分析法建立林外降雨量与各类指标的关系方程,并分析2种林分的降雨特征及其变化规律。  结果  （1）赤松林穿透雨量、树冠截留量和树干径流量分别为388.5、215.3、66.5 mm,占林外降雨量的57.96%、32.12%、9.92%;蒙古栎林穿透雨量、树冠截留量和树干径流量分别为421.7、119.0、55.5 mm,占林外降雨量的70.73%、19.96%、9.31%。（2）低强度降雨时,赤松和蒙古栎林的初始迟滞时长1 h左右,而中等和高强度降雨时,迟滞时长较短,明显小于1 h。且赤松林的树冠截留迟滞时间较长,迟滞作用更强,截留效果更好。（3）林外降雨量与穿透雨量、树干径流量呈极显著线性正相关（P < 0.001）,赤松林和蒙古栎林产生穿透雨l、树干茎流量的最小降雨量分别为4.2、5.8和2.0、2.5 mm。（4）赤松和蒙古栎林的树冠截留量与林外降雨量呈极显著（P < 0.001）二次函数关系,树冠截留作用与林外降雨同时产生。当林外降雨量分别大于90.0、70.0 mm时,赤松和蒙古栎林的树冠截留量分别在10.0、7.0 mm左右。（5）林外降雨量与树冠截留率呈极显著负相关（P < 0.001）的幂函数关系,当林外降雨量分别大于90.0、70.0 mm时,赤松和蒙古栎林的树冠截留率趋于平稳,降低到20%和10%左右。  结论  降雨再分配过程中,赤松林的树干径流量、截留量和截留率大于蒙古栎林,而赤松林穿透雨量小于蒙古栎林,赤松林降雨再分配作用强于蒙古栎林。林内穿透雨存在迟滞效应,迟滞时长受降雨强度和林分类型影响,且赤松林的迟滞时长大于蒙古栎林。林外降雨量与树干径流量、穿透雨量、树冠截留量呈极显著正相关,与树干径流量、穿透雨量呈线性函数关系,与树冠截留量呈二次函数关系,与树冠截留率呈极显著负相关的幂函数关系。      

小兴安岭低质林林冠对降水截留量的影响

研究了小兴安岭低质林林冠截留与林外总降雨量之间的关系。在观测时段内(2010年6月至8月)共产生降雨32次,总雨量为354.83 mm。其中小雨(10 mm以内)24次,中雨(10～25 mm)5次,大雨(25 mm以上)3次。小雨、中雨、大雨分别占总降雨量的75.00%、15.63%、9.37%。6月份共有5次降雨,总降雨量为22.82mm,林冠截留率为25%;7月份有16次降雨,总降雨量为205.21 mm,林冠截留率为21%;8月份有11次降雨,总降雨量为126.80 mm,林冠截留率为22%。采用3种函数模型拟合林外总降雨量与林冠截留量的关系:对数函数模型和幂函数模型R2值均较小,约为0.6左右,拟合效果不理想,而3次多项式函数模型拟合的非常好,R2达到0.975 5。当降雨量很小时,林冠截留量也很少。随着林外总降雨量的增加,低质林林冠截留量也随之增加。当降雨量超过45 mm时,林冠截留量增加趋势下降,最终达到饱和状态。     

云 杉 截 留 降 雨 实 验 与 模 型

该文通过实验室模拟实验，得到了不同雨强和不同叶面积指数组合下的云杉截留降雨过程，同时考虑了树冠湿润度的影响. 依据实验资料，建立了单位叶面积最大截留量随雨强增大而减小和枝叶截留速率随树冠湿润度变化的定量关系，进而构建了云杉截留降雨随雨强和叶面积指数变化的模型. 最后，通过对模型模拟验证，得到模型对截留过程的模拟精度为91.5%.      

昆明市园林植物树冠截留降雨及其影响因素研究

研究了昆明市园林植物单层、复层结构的树冠截留降雨及其影响因素,结果表明:(1)观测期间共有降雨42次,降雨总量为229.6 mm,有效降雨22次.降雨按1h划分标准,其中小雨(＜2.5 mm)12次、中雨(2.5～8.0 mm)9次、大雨(8.0～16.0 mm)1次.(2)所选针叶类植物中树冠截留效果较好的为圆柏,较差为云南松;阔叶类植物中树冠截留效果较好的单层乔木为山玉兰,较差为桂花.树冠截留效果较好的单层灌木为锦绣杜鹃较差为茶梅,复层植物搭配较好为鹅掌楸+鹅掌柴、较差为滇朴+尖叶木樨榄.(3)园林植物树冠截留的影响因素主要有树冠修剪形状、枝叶疏密程度、园林植物种植方式、树冠外降雨量以及降雨强度等.     

长三角地区杉木林降雨再分配特征

对长三角地区丰水季杉木Cunninghamia lanceolata林大气降雨量、穿透雨量以及树干径流量进行了定位观测,利用水量平衡方程计算得出林冠截留量。通过相关性分析筛选出影响降雨再分配的主要因子为降雨量和降雨强度,分别分析了降雨量与穿透雨、树干径流、林冠截留之间的关系,以及降雨强度与三者之间的关系。结果显示:2012年4月至9月长三角地区杉木林外降雨累计470.7 mm,研究区以小雨量、低强度的降雨事件为主,杉木林内累计穿透雨量344.1 mm,占降雨量的73.1%,树干径流总量10.3 mm,占降雨量的2.2%,林冠截留量达到116.3mm,占降雨量的24.7%。建立了降雨量、降雨强度与杉木林穿透雨量、树干径流量、林冠截留量之间的回归模型,利用拟合出的方程,可得出杉木林形成穿透雨的最小雨量为0.9 mm,形成树干径流的最小雨量为4.1 mm。     

贡嘎山暗针叶林生态系统林冠截留特征研究

林冠截留能力是反映森林与水关系的一个重要指标.该研究充分考虑林冠结构特征与降雨特性,采用机械布样与林分叶面积指数相结合方法,观测了贡嘎山不同演替阶段的暗针叶林群落林内降雨.结果表明,林内降雨量与林外降雨量线性相关,其回归系数可用来估计林冠蓄水蒸发系数,而截距可以用来估计林冠蓄水容量;林冠截留量与林外降雨量呈幂函数关系.在原有预测季节或生长季林冠截留模型基础上,引入单场降雨平均强度,用叶面积指数修正林冠透水系数,建立新的林冠截留概念模型,能够较好地预测长江上游暗针叶林生态系统单场降雨的林冠截留特征.     

海南岛橡胶林雨季林冠截留特征研究

[目的]研究海南岛橡胶林雨季林冠截留特征,为橡胶林生态系统的可持续经营和水资源的合理调控提供理论依据.[方法]通过野外科学观测试验站在降雨过程定位监测中提供的降雨量、降雨强度、截留量、截留率等数据,对橡胶林林冠相关水因子量进行统计,探讨穿透雨、树干茎流、林冠截留量、截留率与降雨特征的关系.[结果]橡胶林林冠截留量随降雨量的增加而增加,截留率随降雨量的增加而减少;橡胶林穿透雨、树干茎流均随着林外降雨量的增大而增大,并具有明显的线性相关性;各相关因素对橡胶林林冠截留的影响程度为:降雨量>降雨强度>林冠光合有效辐射>降雨期相对湿度>叶面积指数.[结论]林冠截留是林木与环境进行能量与物质交换的第一作用层,它对降水的影响是研究森林水分平衡的重要内容,相关气象及林地性状特征是影响橡胶林林冠截留量的主要因子.     

乌兰敖都地区人工樟子松林树冠截留与大气降雨的特征

树冠截留是森林水量平衡的重要组成部分。为探讨内蒙东部风沙干旱地区引进的优良针叶树种——樟子松对水量平衡的影响,于1983—1985年在乌兰敖都地区人工樟子松林内,对树冠截留、林下穿透雨量、树干径流等与大气降雨的关系,开展了定位观测研究,并用统计分析的方法予以拟合。截留量随大气降雨的增加而增加,当降雨量达20mm后,截留量增加的幅度逐渐减小,呈渐进趋势。该林分的最小平均截留率为24％,林下穿透雨量、树干径流同大气降雨近似呈正相关。     

江西大岗山不同密度杉木林林冠截留特征研究

[目的]研究不同密度杉木林林冠截留特征.[方法]选取江西大岗山生态系统定位研究站不同密度杉木林作为研究对象,分析了不同密度杉木林林冠截留量与降雨量、降雨强度、降雨历时之间的关系,比较不同密度人工杉木林的截留特征.[结果]观测期间,试验区总降雨量为501.4mm,6个密度人工杉木林林冠截留量在55.8 ～153.6mm,截留率在11.1％～30.6％,其中N1750林分截留率最大,N2700林分截留率最小,二者截留量相差97.8 mm.1993年营造的3个密度（N970、N1220、N1750）杉木林林冠截留量在117.9 ～153.6 mm范围内,1981年营造的3个密度N2700、N3500、N4700杉木林林冠截留量在55.8 ～78.9 mm范围内.在同一个降雨量和降雨强度下,N970、N1220、N17503个林分平均截留量均大于另外3个林分.[结论]不同林龄截留量是有差异的.林冠截留量与降雨量存在着极紧密的正相关,截留率与降雨量呈负相关.在中雨降雨量相近的情况下,降雨强度对截留的影响非常明显,降雨强度越大,截留量越小;在小雨情况下,反而降雨强度越大,截留量越多.     

杨树无性系树冠性状间的相关性与遗传差异

通过对10个杨树无性系的8个树冠性状进行测定,筛选出叶面积指数(LAI)、冠形率(CSR)、树冠表面积(CSA)、一级分枝粗度(Dfb)、枝下高(Hub)和冠幅(W)等6个与材积有关的性状,分析了各树冠性状间的相关性和杨树无性系间树冠性状的遗传差异及其差异来源。结果表明:各树冠性状间存在显著相关。LAI只与CSA呈显著正相关;CSA、Dfb、W三者相互间呈极显著正相关;Hub与W呈极显著正相关;而CSR与CSA、Dfb、Hub、和W显著负相关。10个无性系的6个树冠性状均有明显不同,但只有Dfb和Hub两性状差异显著。10个无性系的各树冠性状的遗传力都较低,均小于0.5,各树冠性状受环境因素的影响较大。可见,杨树无性系树冠性状的差异主要来源于环境因素,可通过水肥管理、修枝、间伐、整地等人为栽培管理措施来改善环境条件,优化杨树树冠结构,提高杨树树势,从而抑制病原菌的生长和传播。因此基于树冠结构的杨树寄主主导性病害的生态调控是实际可行的。     

模式改造对灰枣树个体和群体冠层特性及机械适应性的影响

【目的】研究枣树不同栽培模式的冠层特征,分析不同模式之间枣树个体和群体冠层特性差异及其相关性,寻找适合枣树集约化、机械化和标准化生产的栽培模式。【方法】以3～4 a灰枣树为试材,将株行距为1.0×1.5(m),树形为疏散分层形的原栽培模式(CK),将其一部分改造为株行距1.0×4.5(m)的篱壁形、主干形和“Y”形,冠高控制在2.5 m左右的3种新型模式,即M₁、M₂、M₃。将改造完成后的新模式作为试验组,原种植模式作为对照(CK)。对各模式枣树5～7月的株高、冠幅、作业间距以及个体和群体冠层特性进行了分析研究。【结果】M₂株高最高,M₁株高最低,6、7月时M₁与M₃和CK差异不显著,各模式的株高均在2.5 m左右且生长良好;5～7月,M₁冠幅显著最小,M₁为89.1 cm,较CK小13.1%;M₂冠幅与CK无显著差异,M₂为99.0 cm; M<...     

杨梅人工林相容性单株生物量模型构建

  目的  构建杨梅Myrica rubra一元相容性单株生物量模型,为杨梅人工林可持续经营及生物量精确估测提供理论依据。   方法  基于48株杨梅标准木实测数据,在以地径、树高、冠幅为自变量建立独立单株生物量模型基础上,运用非线性误差变量模型法,对浙江仙居县杨梅人工林相容性单株生物量模型进行研究。   结果  拟合出的独立单株生物量模型中,以地径(x₁)为自变量的幂函数模型决定系数为最大,叶片生物量(y₁)、枝干生物量(y₂)、根系生物量(y₃)及总生物量(y₀)模型分别为y₁=0.004x₁2.795、y₂=0.003x₁3.048、y₃=0.002x₁3.141和y₀=0.010x₁2.995。以地径、树高、冠幅构建的3个相容性单株生物量模型拟合效果均较好,其中又以地径为自变量的模型决定系数和预估精度最大,模型最优,相关参数c₀、b₀、r₁、r₂、r₃和r₄分别为0.084 0、2.162 7、0.780 0、0.779 9、0.224 3和0.204 5。随地径、树高和冠幅增大,叶片、枝干、根系生物量的分配规律基本相似,枝干、根系生物量占总生物量的比例呈上升趋势,叶片生物量则逐渐下降。各组分生物量随杨梅林龄增大从大到小快速演变为枝干、根系、叶片。   结论  在运用杨梅一元相容性单株生物量模型进行估算时,以地径为自变量的幂函数模型决定系数最大,且模型决定系数和预估精度最大。地径是最适合用于估算杨梅生物量的变量。 图1表4参31     

合肥地区常绿景观树种冠层雨水截留能力研究

根据合肥地区景观植物现状,寻找10种常绿景观植物树种,测量各树种冠层雨水截留能力,分析对其影响较大的因素。以合肥地区10种常绿乔木树种冠层的雨水截留量作为研究对象,测定标准木的冠幅、叶面积指数、叶片面积、叶片储水能力,进而计算出植物的冠层雨水截留能力,分析植株各项指标对其冠层雨水截留能力的影响。结果表明：冠层储水总量较大的树种为雪松（87 529.42 g）、龙柏（23 572.04 g）和广玉兰（20 457.07 g）;单位占地面积储水量较大的为龙柏（1 132.17 g/m₂）,雪松（1 061.30 g/m₂）和杨梅（990.74 g/m₂）。植株冠幅与冠层储水总量呈显著正相关（P=0.815 0）;叶片平均储水量（P=1.316 8）和叶面积指数（P=0.736 3）与植株单位占地面积储水量呈显著正相关。合肥地区在日后的城市景观常绿树种选择中,可以相对重点的使用雪松、龙柏、杨梅和广玉兰等树种,或者选择冠幅较大、叶面积指数较高的其他树种作为园林植物基础种植,从而获得更好的雨水拦蓄功能,以期初步实现海绵城市的目标。     

核桃小麦间作模式下冬小麦冠层结构及其小气候对种植密度的响应

【目的】 研究核桃小麦(以下简称核麦)间作模式下,种植密度对冬小麦冠层结构及农田小气候的影响。【方法】 2016~2017年在核麦间作模式下,设置450×10⁴株/hm²(M₁)、525×10⁴株/hm²(M₂)、600×10⁴株/hm²(M₃)、675×10⁴株/hm²(M₄)、750×10⁴株/hm²(M₅)5种冬小麦种植密度,观测冬小麦冠层结构及冠层空气温度、湿度以及冠层透光率的变化过程。【结果】 核麦间作下,远冠区冬小麦单片单面积、株高、茎粗均高于冠下区;随着种植密度增加,冠下区、远冠区冬小麦各叶层叶面积、各节间长度和节间粗度均呈“先增后减”的趋势,株高变幅为76.49～81.66 cm(冠下区)和78.34～86.27 cm(远冠区)。冠下区、远冠区冠层空气温度呈“先升后降”的曲线,冠下区M₁处理最高,远冠区M₄、M₅处理相对较高,冠下区上午升温、下午降温速度慢,高温持续期短,冠下区各密度冠层温度(18.19～35.99℃)的变幅低于远冠区(17.82～38.92℃);湿度呈“先降后升”的曲线,均在M₁最低,远冠区冠层空气湿度上午降速、下午升速均慢,湿度低谷持续期短,冠下区冠层空气湿度(44.73%～100%)变幅高于远冠区(36.62%～100%)。小麦冠层顶部入射光合有效辐射量(PAR)冠下区明显低于远冠区;冠下区、远冠区的冠层光合有效辐射截获量(IPAR)随着密度的增加均呈“先升后降”的趋势,均在M₂处理达到最大。【结论】 种植密度525×10⁴株/hm²(M₂)时,核麦间作下冬小麦冠层结构及其小气候较适宜。     

水稻冠层光截获与叶面积和产量的关系

【目的】旨在解析水稻(Oryza sativa L.)冠层光合有效辐射(PAR)截获量及其分布与叶面积和产量的关系。【方法】以2个不同株型水稻品种为材料,设置高、中、低3个施氮水平,构建不同的群体冠层结构,于拔节至成熟期系统测定水稻冠层PAR截获量及其分布、以及叶面积和产量。【结果】水稻群体向上累积叶面积指数的垂直分布呈S型曲线,符合Logistic方程(R20.99);抽穗期、抽穗后17d和成熟期的冠层最大叶面积密度分别出现在0.53、0.56和0.60的相对冠层高度左右;随生育进程的推进,冠层上中部的相对叶面积密度呈递增趋势,而冠层下部的相对叶面积密度呈递减趋势。PAR截获率(FIPAR)与向下累积叶面积指数之间的关系可用方程FIPAR=α×(1-e-K×LAI)来定量描述(R20.86);消光系数K随生育进程的推进而递减,其日变化表现为早晚较高、中午较低。冠层PAR截获量(AIPAR)随生育进程的推进呈多峰分布,最高峰出现在移栽后58-70d,即孕穗至抽穗期,且随施氮量的增加而增大;在典型晴天下,冠层PAR截获量的日变化呈单峰分布,最大值出现在11:00-13:00。【结论】水稻群体叶面积的垂直分布影响冠层光截获;水稻产量与PAR利用率呈正相关,而PAR转化率随PAR截获量的增加呈先增大后减小的趋势,因此维持一定的漏光损失量对水稻高产有利。     

北京市21种植物的叶片吸水性能与冠层雨水截留能力研究

  目的  植物冠层截留雨水对削减雨水径流起到重要作用,而植物叶片吸水性能与植物冠层截留雨水的能力息息相关。  方法  为了评估植物冠层对雨水的截留能力,通过浸水实验、实地测量、航片分析等方法,对北京市21种不同类型植物叶片吸水量、冠层截留量和冠层截留体积进行计算。  结果  研究表明:（1）吸水量与浸水时间呈对数函数关系;（2）植物叶片吸水过程可划分为3个阶段,乔木和灌木的叶片吸水过程类似,20 min时叶片吸水量均值分别为0.17 g和0.05 g,80 min时叶片吸水量均值分别为0.18 g和0.06 g,120 min时叶片吸水量均值分别为0.18 g和0.06 g;草本植物叶片20 min时叶片吸水量均值为0.13 g,40 min时叶片吸水量均值为0.27 g,120 min时叶片吸水量均值为0.21 g;（3）11种乔木的冠层雨水截留量在71.30 ~ 738.72 g/m2之间,6种灌木的冠层雨水截留量在41.79 ~ 275.28 g/m2之间,4种草本的冠层雨水截留量在57.82 ~ 217.49 g/m2之间,常绿针叶植物冠层截留量明显高于落叶阔叶植物;（4）部分灌木和草本植物冠层截留量比部分乔木冠层截留量高,如黄杨、鸢尾;（5）植物冠层截留体积与冠层覆盖面积、植物冠层截留量呈正相关关系,常绿针叶乔木+常绿灌木+草本搭配组合的冠层截留体积最大;（6）雪松+黄杨+鸢尾群落冠层的多年平均降雨截留量占总降雨量的比例为11.57%,对小降雨事件有显著截留效果。  结论  不同植物种类及配置对城市绿地雨水截留能力有影响,本研究可为构建高截留能力植物群落及海绵城市绿地建设提供参考。      

机采棉模式下氮肥用量对棉花株型结构塑造和产量的影响

【目的】研究不同施氮量对机采棉株型塑造、冠层结构和产量的影响,分析适宜冀南棉区机采棉种植的氮肥用量。【方法】采用田间小区试验,设置0、60、120、180、240、300、360和420 kg/hm²共8个氮肥施用梯度,研究不同施氮量对冀南棉区机采棉株高、果枝数、果枝始节高度和节位、果枝长度、果枝节数、果枝夹角、吐絮率、叶面积指数、透光率、叶倾角和产量的影响。【结果】随着施氮用量的增加,棉花株高、果枝数、果枝长度和果枝夹角呈先升高后降低趋势,果枝始节高度呈先降低后升高趋势,棉花吐絮率随着施氮量的增加呈降低趋势,其中N₃~N₈没有显著差异。与不施氮相比,施氮处理可以增加棉花叶面积指数,降低叶倾角,使冠层有效光截获量显著增加。随着施氮量的增加,棉花单株铃数呈先增加后降低趋势,单铃重呈增加趋势,棉花籽棉产量随氮肥用量增加而增加,N₆~N₈差异不显著。【结论】氮肥用量会显著影响棉花适宜机采农艺性状,影响棉花株型塑造、群体冠层结构和产量,冀南棉区机采棉的氮肥推荐量为300 kg/hm²。